固体电子学导论2.ppt

岳贤军 南通大学电子信息学院电子工程系;第2章 晶体中原子的状态;晶体宏观性质——微观理论 ;复杂：面对具体的物理现象（比如同样原子组成的结构不同的材料） ;第2章 晶体中原子状态;;互作用势;当大量原子相互靠近时,总的互作用势U:;;2. 共价键;3. 金属键;4. 分子键;氢键是一种氢原子参与成键的特殊键型。氢原子半径小，电离能很大，在一般情况下不易失去电子，而是与其他原子形成共价键。当氢原子唯一的价电子与其他原子形成共价键后，电子云分布便靠近共价键一边，而另一边的原子核则暴露在外，容易通过库仑作用与负电性大的原子相结合。;第2章 晶体中原子状态;;;晶格;三维：;;原胞“4”的取法是错误的;;立方晶系的三种晶格;简立方的固体物理学原胞;体心立方的固体物理学原胞;面心立方的固体物理学原胞;(1) 晶向指数;100;(2) 晶面指数(或密勒指数）;例1 写出图中晶面的面指数.;例2 图中所示A、B两直线分别是两晶面在X-Z平面上的投影，试写出它们的密勒指数.;;基元 Na(0,0,0),Cl(1/2,0,0);金刚石结构： Si、Ge….;2.简单格子和复式格子;3.结构的不完整性;1. 倒格子概念;若定义新的点阵的三个基本矢量如下：;若用 表示倒格子基矢，那么，; 正格子 自变量 基矢 正格矢 原胞体积;2.正、倒格子之间的关系;(D)倒格矢;（E）正格子与倒格子互为付里叶变换; 在倒格子中，以某一倒格点为原点，从原点出发作所有倒格点的位置矢量Kh（倒格矢）的垂直平分面，这些平面把倒格子空间分割为许多区域，这些区域称布里渊区。 ; 最靠近原点的垂直平分面所围成的区域——第一布里渊区。;特点:;第2章 晶体中原子状态;2.3 晶体原子的振动;;;试探解：;（2）观察整个晶格;整个晶格的振动（原子振动的集体行为），构成了 一个波矢为 q的前进波———格波。;—色散关系;讨论：（1）相速度;;将q限制在;周期性边界条件;q取N个分立的值，相应地 也取N个分立的值。所以说：在单原子晶格中可以传播的格波数为N，或者说有N种振动模式。;振动方程;代入振动方程，有;上式齐次线性方程组，A、B有不为零的解，其系数行列??为零：;双原子晶格振动存在两种色散关系。;光学波;长波近似类似于连续介质;声学波与光学波;满足力的平衡条件，质心基本不动。;周期性边界条件; 一维单原子的自由度数为N，振动模式数（格波数）与此相同为N。;例.设有一长度为L的一价正负离子构成的一维晶格,正负离子间距为a,正负离子的质量分别为m+和m-,近邻两离子的互作用势为;;Xn写成付里叶级数展开形式：;利用Xn式的变换关系,经过一定的运算,有;根据量子力学,频率为 的谐振子的能量是量子化的;3.声子的概念;（1）声子是准粒子：;（3）粒子数目不守恆;4.声子谱的测定方法;;第2章 晶体中原子状态;;量子理论:;;假设: ;高温:;假设: ;德拜温度;高温极限;;2.热膨胀;1. 非简谐效应;;1. 热导率;晶格振动系统可以看作“声子气”系统，直接套用气体分子的热传导公式即可：;声子之间的散射：;;热导率~温度;3 .金属的热导率与电导率;B) 金属的电导率;C) 热导率与电导率的关系